JP2006269229A - 無電極放電ランプと同ランプを備えた照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】無電極放電ランプとその照明器具において、バルブ内に最冷部を設け、最冷点温度を制御することによって、点灯方向が変化しても高い光出力を保持する。
【解決手段】ランプは、気密容器１４内に放電ガスを封入して成るバルブ１を備え、バルブ１には、誘導電界を発生するためのカプラ１９が嵌合される凹部キャビティ５が形成されており、放電ガスを励起発光させる。キャビティ５の封止部１１の近傍で、バルブ１の口金１５の直上部に、放電遮蔽手段としての突起部１７を設けた。これにより、口金１５を下方にしたベースダウン点灯時にも、所望の最冷点温度を確保することができ、点灯方向の違いによらず、一定の光出力が得られる。
【選択図】図１

Description

本発明は、放電ガスを封入したバルブ内には電極を持たず、誘導コイルに高周波電流を通電して形成した高周波電磁界を放電ガスに作用させることにより、放電ガスを放電させる無電極放電ランプとその照明器具に関する。

従来から、無電極放電ランプは、誘導コイルに高周波電流を流すことで発生する高周波電磁界によって、バルブ内に封入した放電ガスを励起し、このとき放射された紫外線が蛍光体材料より可視光に変換されるようになっている。この無電極放電ランプ装置は、内部に電極を持たない構造となっているため、電極の劣化による不点灯がなく、一般の蛍光灯に比べて長寿命である。

後記の特許文献１、特許文献２に示されているような、無電極放電ランプにおいては、発光物質としてビスマスーインジウムアマルガムを使用している。このアマルガムは、周囲温度２５℃での光出力に対して、周囲温度が変化しても広い範囲で高い光出力が得られる。その一方で、高い光出力を実現するには、高い水銀蒸気圧が必要となり、水銀が蒸発するのに必要な温度に達するまでの時間がかかってしまうため、立ち上がり時間が遅いという短所があり、ビスマスーインジウムアマルガムを使用した場合、安定点灯時の光出力に対して６０％の光出力を確保するのに１分ほどかかるという結果が得られている。

これに対して、特許文献３に示されているような無電極放電ランプにおいては、立ち上がり時間を短くする目的で、放電ガスとして純粋な水銀滴を使用している。この文献によれば、ランプが始動した後、２〜３秒以内に最大出力の５０％に達したと記載されている。これは、水銀滴の方が蒸発するのに必要な温度に達するまでの時間が短いからである。ただし、バルブの体積に対して入力電力が大きい場合や、周囲温度が高い場合には、バルブの温度が高くなり、水銀蒸気圧は逆に下がり、光出力が低下してしまう。

上述のように、アマルガムを使用した場合、周囲温度の変化に対して光出力の変化は小さくて済むが、水銀滴を使用する場合には、周囲温度の変化に対して水銀の蒸気圧が大きく変化して、光出力が低下してしまう。従って、水銀滴を使用する場合には、水銀の蒸気圧を制御する最冷部（バルブの表面の中で最も温度が低くなる部位）を確保する必要がある。その温度は３５℃から４５℃程度である。

このように設計されたランプは、点灯方向を変えると、バルブの最冷部が変化する。例えば、口金部を上方にした状態での点灯（ベースアップ点灯という）の場合は、バルブ頂部に設けられた突起部が最冷部となるが、口金部を下方にした状態での点灯（ベースダウン点灯という）の場合は、バルブの口金の直上（以下、バルブネック部と称す）が最冷部となる。ここに、バルブが小さくなった場合、バルブの大きさに対して放電のボリュームが大きくなるため、点灯方向によらず最冷部の温度を一定に保つことが難しくなる。ベースアップ点灯におけるバルブの突起部の温度制御は突起部の径や高さを変更することにより可能であるが、ベースダウン点灯におけるバルブネック部の温度制御が課題となっている。
特開平７−２７２６８８号公報 実開平６−５００６号公報 特開２００１−３２５９２０号公報

本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、バルブ内に最冷部を設け、最冷点温度を制御することによって、点灯方向が変化しても高い光出力を保持できる無電極放電ランプとその照明器具を提供することを目的とする。

上述目的を達成するため、請求項１の発明は、透光性材料により形成された気密容器内に放電ガス及び最冷点温度で制御される水銀を封入して成るバルブを備え、このバルブには、気密容器に誘導電界を発生する誘導コイルを含むカプラが嵌合される凹部キャビティが形成されており、前記誘導コイルにより形成される電磁界の作用により放電ガスを励起発光させる無電極放電ランプにおいて、前記キャビティの封止部の近傍に、放電遮蔽手段としての突起部を設けたものである。
請求項２の発明は、請求項１記載の無電極放電ランプにおいて、前記突起部は、前記バルブの、前記カプラが嵌合する口金の直上部付近に径方向に突出形成されているものである。
請求項３の発明は、請求項１叉は請求項２に記載の無電極放電ランプにおいて、前記突起部が前記キャビティを拡径するように形成されており、前記カプラに、前記突起部に嵌合するバネ状部材を設けたものである。
請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３に記載の無電極放電ランプと、前記凹部キャビティに嵌合されるカプラと、前記カプラに高周波電流を通電する点灯回路とを備えた照明器具である。

請求項１、請求項２及び請求項４の発明によれば、キャビティの封止部の近傍に突起部を設けているので、ベースダウン点灯時に所望の最冷点温度を確保することができ、点灯方向の違いによらず、一定の光出力が得られるランプを提供することが可能になる。
請求項３の発明によれば、上記の効果に加えて、カプラとランプをバネ状部材で嵌合するので、ランプと口金、カプラをより安定に固定できる。

以下、本発明の各種実施形態に係る無電極放電ランプと同ランプを備えた照明器具について図面を参照して説明する。

（実施形態１）
図１は、実施形態１の無電極放電ランプを示す。図４は、実施形態１のランプを備えた照明器具を示す。無電極放電ランプは、透光性材料により形成された気密容器１４内に放電ガス及び最冷点温度で制御される水銀を封入して成るバルブ１を備える。このバルブ１には、誘導電界を発生する誘導コイルとフェライトコアにより構成されるカプラ１９（図には二点鎖線で示す）が嵌合される凹部キャビティ５と、このキャビティ５の底部からキャビティ５の開口に向かって内部に排気細管８とが形成されている。放電空間となる気密容器１４は、バルブ１に排気細管８を溶着したキャビティ５が封着されることで形成される。

バルブ１は、気密容器１４の内壁に保護膜２及び蛍光体膜３を塗布している。キャビティ５の周壁には、保護膜６及び蛍光体膜７を塗布している（図示では一部のみを示す）。バルブ１の頂部には、突起部４を設けている。バルブ１の底部付近はバルブネック部２３とされ、樹脂材から成る口金１５が取り付けられている。バルブ１の下端部は、キャビティ５の封止部１１となっている。本発明では、キャビティ５の封止部１１の近傍に、より詳細には、バルブ１の口金１５の直上部に、放電遮蔽手段として突起部１７を設けた。バルブ１のキャビティ５にカプラ１９が嵌合されることで、照明器具が構成される。

照明器具を構成したときの構成を図４に示している。図４は、後述する実施形態４であるが、ここで同図を流用して説明する。カプラ１９には、高周波電流を通電する点灯回路２０が管灯線２２を介して接続される。カプラ１９は、バルブ１の口金１５に嵌合させるとキャビティ５に嵌合され、カプラ１９に設けられた誘導コイルにより形成される電磁界の作用により、気密容器１４内に封入された放電ガスを励起発光させる。カプラ１９及び口金１５は放熱板２１に固定される。

バルブ１をさらに詳細説明する。気密容器１４内には、アルゴンやクリプトンなどの希ガス、排気細管８内には水銀の蒸気圧を制御するために水銀を放出させるための総量が略１７ｍｇ、重量比で５０：５０のＺｎ−Ｈｇが封入され、鉄−ニッケル合金の金属容器１３の中に収められている。また、排気細管８内には金属容器１３の位置を固定するためのガラスロッド１２が配設されている。なお、カプラ１９の誘導コイルに通電する高周波電流が数百ｋＨｚという低い周波数のため、誘導コイルの内側にフェライトコアの磁芯を設けている。排気細管８には窪み部９、チップオフ部１０が設けられている。

カプラ１９の誘導コイルに高周波電流を流すと、誘導コイルの周囲に高周波電磁界が発生する。この高周波電磁界により気密容器１４内の電子が加速され、電子の衝突により電離が起こり、放電が発生する。また、放電中、放電ガスは励起され、励起された原子は基底状態に戻るときに紫外線を発生する。この紫外線はバルブ１の内壁に塗布された蛍光体３、及びキャビティ５の周壁に塗布された蛍光体７により可視光に変換される。変換された可視光は、バルブ１を透過して外部に放出される。

このように構成されたランプにおいて、キャビティ５の封止部１１の近傍に、突出部１７を設け、放電空間の体積を小さくし、発光ボリュームを抑え、同時に発生する熱を遮蔽することによって、バルブネック部２３の温度が低下する。その結果として、ベースダウン点灯では、バルブネック部２３が最冷点となり、ベースアップ点灯では、バルブ頂部の突起部４が最冷点となり、ランプの最冷点温度が点灯方向によって、ほとんど差が出ないことを確認した。

また、この突起部１７は、一箇所でも効果があるが、円周上に複数の突起部を設けても、バルブネック部２３の温度が低下することを確認した。ただし、余りに多くの突起部１７を設けることは手間がかかり、あまり理想的とは言えない。突起部１７の数を増やすことよりも、キャビティ５の封止部１１近傍の全周に設けるほうが、製造は容易である。

（実施形態２）
図２は、実施形態２の無電極放電ランプを示す。本実施形態は、バルブ１と、カプラ１９と嵌合する樹脂からなる口金１５の直上部付近に、バルブネック部２３の温度を下げるための放電遮蔽手段として、径方向に拡大する突起部１６を設けた。その他の構成は実施形態１と同様である。

このように構成されたランプにおいて、口金１５の直上部付近に突起部１６を設けたことで、この突起部１６が放電から遠ざかることになり、温度が低下する。その結果、ベースダウン点灯時には、最冷部は突起部１６となり、ベースアップ点灯時には、バルブ頂部の突起部４が最冷点となり、ランプの最冷点温度が点灯方向によってほとんど差が出ないことを確認した。また、この突起部１６は、上記実施形態１と同様に、バルブ１の円周方向に複数の突起部を設けても、同様にバルブネック部２３の温度が低下することを確認した。

（実施形態３）
図３は、実施形態３の無電極放電ランプを示す。ここでは、キャビティ５に嵌合されるカプラ１９をも図示している。ここに示すバルブ１は、実施形態２に記載した形状であり、かつ、キャビティ５は実施形態１に記載した形状であり、突起部１６を設けたバルブ１と、突起部１７を設けたキャビティ５に嵌合するバネ状部材１８をカプラ１９に設けた。その他の構成は上記実施形態と同様である。

このように構成されたランプにおいて、バルブ１に突起部１６が設けられ、キャビティ５に突起部１７が設けられていることで、上記実施形態と同様に温度を低下することができ、また、バルブ１とカプラ１９をバネ状部材１８で嵌合することによって、ランプと口金１５、カプラ１９をより安定に固定できることを確認した。

（実施形態４）
図４は、本発明に係る第４の実施形態を示す。ここで使用しているランプ（バルブ１）とカプラ１９は、実施形態１乃至３に記載したもので、それぞれの実施形態で使用したランプとカプラ１５で構成されている。カプラ１９は、ランプへの高周波電磁界を発生するためにコイルやコアから構成されており、コイルの端部は管灯線２２を介して点灯回路２０へと電気的に接続されている。

これらのランプ、カプラ１９、及び点灯回路２２を備えた各種の照明器具内において、バルブの最冷点温度、光出力を測定したところ、バルブの最冷点温度は実施形態１乃至３に記載した部位で所定の温度を確保することができ、点灯方向による光出力の差が殆どない点灯が可能になる。

本発明は、上記実施例の構成に限られることなく、発明の趣旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。

本発明の実施形態１による無電極放電ランプの概略断面図。 本発明の実施形態２による無電極放電ランプの概略断面図。 本発明の実施形態３による無電極放電ランプの概略断面図。 本発明の実施形態４による照明器具の斜視図。

符号の説明

１ バルブ
５ キャビティ
８ 排気細管
１４ 気密容器（ランプ）
１５ 口金
１６ 突起部（バルブネック部付近）
１７ 突起部（キャビティ）
１８ バネ状部材
１９ カプラ
２０ 点灯回路
２３ バルブネック部

Claims (4)

1. 透光性材料により形成された気密容器内に放電ガス及び最冷点温度で制御される水銀を封入して成るバルブを備え、このバルブには、気密容器に誘導電界を発生する誘導コイルを含むカプラが嵌合される凹部キャビティが形成されており、前記誘導コイルにより形成される電磁界の作用により放電ガスを励起発光させる無電極放電ランプにおいて、
   前記キャビティの封止部の近傍に、放電遮蔽手段としての突起部を設けたことを特徴とする無電極放電ランプ。
2. 前記突起部は、前記バルブの、前記カプラが嵌合する口金の直上部付近に径方向に突出形成されていることを特徴とする請求項１記載の無電極放電ランプ。
3. 前記突起部が前記キャビティを拡径するように形成されており、
   前記カプラに、前記突起部に嵌合するバネ状部材を設けたことを特徴とする請求項１叉は請求項２に記載の無電極放電ランプ。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の無電極放電ランプと、前記凹部キャビティに嵌合されるカプラと、前記カプラに高周波電流を通電する点灯回路とを備えた照明器具。

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